JP2003289599A - 音場処理装置及び音場再生装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【目的】 音源に応じて広がり感のある又は自然な音場
を創り出すことのできる音場処理装置又は音場再生装置
の提供を目的とする。 【構成】 入力端子ＬＩ２に入力された信号は出力端子
ＬＯ２に出力される信号と伝達回路Ｔ１に入力される信
号に分岐する。伝達回路Ｔ１に入力された信号は、位相
差あるいは到達時間差により音源の位置を認識すること
が可能な周波数成分のみが取り出され、再生された音が
人間に聴かれる際に生じる位相遅れ分の位相遅延が行な
われる。位相遅延後の信号は係数乗算器Ｋ１で位相を反
転させた後、加算回路ＡＤ２によって入力端子ＲＩ２に
入力された信号と混合され出力端子ＲＯ２に出力され
る。一方出力端子ＬＯ２には入力された信号が出力され
る。出力端子ＬＯ２には入力された信号、出力端子ＲＯ
２には位相が逆で遅延された信号が出力され、音源を接
続して再生すると位相の遅延が認識出来なくなり、音源
が実際より外側に位置していると認識する。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は音場処理装置及び音場再
生装置に関し、特に音源の位置認識の適正化に関する。

【０００２】

【従来の技術】一般に、人間は音を聞くと、どの方向に
音源があるかを感覚的に認識する。この場合の音源の位
置についての認識は主観的なものであり、個人によって
若干異なる。このような、人間の音源の位置認識は、左
右の耳における音のエネルギー差（音の大小の差）や音
の位相差（音の耳への到達時間の差）を感じる取ること
による。

【０００３】以下に、従来の音場再生装置において左右
の耳における音の位相差に基づき、人間が音源の位置を
認識するメカニズムの概要を説明する。ここでは、図１
３に示すように、音源として左スピーカー５６及び右ス
ピーカー５５を配置した音場再生装置を用いる。なお、
左スピーカー５６のみから音を発し、中央に位置する人
間が音源の位置を認識する場合を考える。

【０００４】通常、人間の左耳と右耳の間には間隔ＤＦ
（約２２〜２３Ｃｍ程度）が開いている。左スピーカー
５６から発せられた音は、まず人間の左側の耳４６に到
達し、少し遅れて右側の耳４５に到達する（いわゆる反
対耳クロストークを起こす）。人間は、左側の耳４６と
右側の耳４５間に生じる音の到達時間の差を感知し、こ
の到達時間の差に基づき音を発した音源（左スピーカー
５６）は左側に位置することを認識する。

【０００５】さらに、人間が音源の位置を認識するメカ
ニズムの詳細を説明する。上記で説明した左側の耳４６
と右側の耳４５間に生じる音の到達時間の差（いわゆる
位相遅れ量）を計算によって算出する。ここで、距離差
ｄ（図１３参照）は一般に次式で表わされる。

【０００６】

【数１】

【０００７】また、音の周波数を仮にｆ［Ｈｚ］、音の
速度が３４０ｍ／ｓｅｃとすると、音の波長は３４０／
ｆ（ｍ）と算出される。これより、距離差ｄに対する位
相遅れ量φ（ｄｅｇ）は次式で求められる。但し、３６
０（ｄｅｇ）を用いる。

【０００８】

【数２】

【０００９】式（２）より、位相遅れ量φ（ｄｅｇ）は
以下の通りである。

【００１０】

【数３】

【００１１】式（３）に式（１）を代入すると次式のよ
うになる。

【００１２】

【数４】

【００１３】さらに、式（４）に具体的な数値を代入す
ることで、位相遅れ量φ（ｄｅｇ）を算出することがで
きる。

【００１４】上記の式を用いることで左側の耳４６と右
側の耳４５の間に生じる音の到達時間の差（位相遅れ
量）を容易に算出することができる。このように、位相
遅れ量については、計算によっても算出することが可能
である。

【００１５】また、上記では、左スピーカー５６から発
せられた音について説明したが、右スピーカー５５から
音が発せられた場合についても上記と同様に音源の位置
を認識することができる。

【００１６】ところで、算出される位相遅れ量は、スピ
ーカー等の音源から発せられる音の周波数が一定範囲内
の場合に限定される。例えば、図１３の左スピーカー５
６から低い周波数（周波数１００Ｈｚ）の音が再生され
た場合について説明する。音の速度は３４０ｍ／ｓｅｃ
であるから、この音の波長は、３４０／ｆ（ｍ）という
式から３．４ｍと算出される。ここで、左側の耳４６と
右側の耳４５の間隔ＤＦ約２２〜２３Ｃｍ程度である。
このような間隔ＤＦでは３．４ｍの波長の位相遅れを認
識することができない。

【００１７】一方、高い周波数（数キロＨｚ以上）の場
合は、３４０／ｆ（ｍ）から算出される波長が短すぎて
音の位相遅れを認識しようとする間に次の音が耳に達し
てしまう。つまり、人間は数百Ｈｚから約１．５ＫＨｚ
程度の帯域において確実に音源を認識することできる。

【００１８】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、従来の
音場処理装置及び音場再生装置には以下の問題があっ
た。

【００１９】人間の認識する音源の位置は実際に音源の
おかれた位置によって決定され、これを電気的に変更す
ることができなかった。また、音場処理装置にヘッドフ
ォンを接続して音場再生装置として用いた場合には、音
源としてのヘッドフォンによる音像は通常、耳の真横に
あると認識される。したがって、ヘッドフォンを用いて
音を聞く限り、常に音像は真横にあると認識され、不自
然である。

【００２０】そこで、本発明は 音源に応じて広がり感
のある又は自然な音場を創り出すことのできる音場処理
装置又は音場再生装置の提供を目的とする。

【００２１】

【課題を解決するための手段】請求項１の音場処理装置
は、第一チャネルの第一信号が入力される第一入力端
子、第二チャネルの第二信号が入力される第二入力端
子、第一入力端子からの第一信号を受け、下記の周波数
特性に近い周波数特性を有する位相遅れを生じさせる第
一位相遅れ手段、第二入力端子からの第二信号を受け、
下記の周波数特性に近い周波数特性を有する位相遅れを
生じさせる第二位相遅れ手段、第一位相遅れ手段で生じ
た位相遅れに基づき、通過した周波数成分の位相を反転
させるとともに該周波数成分と第一入力端子からの第一
信号を混合し、第一出力端子に出力する第一混合手段、
第二位相遅れ手段で生じた位相遅れに基づき、通過した
周波数成分の位相を反転させるとともに該周波数成分と
第二入力端子からの第二信号を混合し、第二出力端子に
出力する第二混合手段を備えたことを特徴としている、
ここで、位相遅れφは以下の式で表わされる、φ＝（３
６０／３４０）ｆ・ＤＦｓｉｎθただし、ｆは周波数
［Ｈｚ］、ＤＦは人間の両方の耳の間隔［ｍ］、θは人
間の前方正面方向に対する音源方向の角度である。

【００２２】請求項２の音場処理装置は、第一チャネル
の第一信号が入力される第一入力端子、第二チャネルの
第二信号が入力される第二入力端子、第一信号及び第二
信号処理済み信号を受けて第一信号の位相を反転させる
とともに両信号を混合して出力する第一混合手段、第二
信号及び第一信号処理済み信号を受けて第二信号の位相
を反転させるとともに両信号を混合して出力する第二混
合手段、第一混合手段の出力を受け、下記の周波数特性
に近い周波数特性を有する位相遅れを生じさせる第一位
相遅れ手段、第二混合手段の出力を受け、下記の周波数
特性に近い周波数特性を有する位相遅れを生じさせる第
二位相遅れ手段、第一位相遅れ手段の出力を増幅する第
一増幅手段、第二位相遅れ手段の出力を増幅する第二増
幅手段、第一増幅手段で増幅された該周波数成分と第一
入力端子からの第一信号を混合し、第一出力端子に対し
て第一信号処理済み信号として出力する第三混合手段、
第二増幅手段で増幅された該周波数成分と第二入力端子
からの第二信号を混合し、第二出力端子に対して第二信
号処理済み信号として出力する第四混合手段を備えたこ
とを特徴としている、ここで、位相遅れφ［ｄｅｇ］は
以下の式で表わされる、 φ［ｄｅｇ］＝（３６０／３４０）ｆ・ＤＦｓｉｎθ ただし、ｆは周波数［Ｈｚ］、ＤＦは人間の両方の耳の
間隔［ｍ］、θは人間の前方正面方向に対する音源方向
の角度である。

【００２３】請求項３の音場処理装置は、請求項１又は
請求項２に係る音場処理装置において、位相遅れ手段よ
り前段階に位相差あるいは到達時間差によって音源の位
置を認識することが可能な周波数成分のみを通過させる
バンドパスフィルターを設けたことを特徴としている。

【００２４】請求項４の音場処理装置は、請求項３に係
る音場処理装置において、前記バンドパスフィルターの
通過可能周波数を約１００Ｈｚ以上から約５０，０００
Ｈｚ程度としたことを特徴としている。

【００２５】請求項５の音場再生装置は、請求項１、請
求項２、請求項３又は請求項４に係る音場処理装置にお
いて、第一出力端子及び第二出力端子に対し音源として
スピーカーを接続したこと、を特徴としている。

【００２６】請求項６の音場再生装置は、請求項１、請
求項２、請求項３又は請求項４に係る音場処理装置にお
いて、第一出力端子及び第二出力端子にヘッドフォンを
接続したこと、を特徴としている。

【００２７】請求項７の音場再生装置は、請求項５又は
請求項６に係る音場再生装置において、第一増幅手段及
び第二増幅手段によって入力信号と出力信号の位相の関
係を反転させることを特徴としている。

【００２８】請求項８の音場再生装置は、請求項６又は
請求項７に係る音場再生装置において、第一増幅手段及
び第二増幅手段によって入力信号と出力信号の位相の関
係を同相とすること、を特徴とする音場再生装置。

【００２９】請求項９の音場再生装置は、請求項７又は
請求項８に係る音場再生装置において、第一増幅手段及
び第二増幅手段によって入力信号と出力信号の位相の関
係を反転又は同相のいずれかに切り換え可能としたこ
と、を特徴とする音場再生装置。

【００３０】

【作用】請求項１及び請求項２に係る音場処理装置は、
複数の音源を接続して音を再生する際、一方の音源から
発せられた音が一方の耳に達した後に若干遅れて他方の
耳に達する際に、他方の耳に達しようとする音と同じ音
で逆位相の音を遅延手段を用いて創り他方の音源から他
方の耳に対して発する。したがって、一方の音源から発
せられた音が他方の耳に到達する際に生じる反対耳クロ
ストークが、逆位相の信号により大幅に減少され、実際
の音源からの音よりも拡がりのある音場を認識させるこ
とができる。つまり、広がり感のある音場を提供するこ
とが可能となる。

【００３１】請求項３及び請求項４に係る音場処理装置
においては、請求項１又は請求項２に係る音場処理装置
において、位相遅れ手段より前段階に位相差あるいは到
達時間差によって音源の位置を認識することが可能な周
波数成分のみを通過させるバンドパスフィルターを設
け、通過可能周波数を約１００Ｈｚ以上から約５０，０
００Ｈｚ程度としている。したがって、該周波数帯域内
において音場処理を行なう。

【００３２】請求項５に係る音場再生装置は、請求項
１、請求項２、請求項３又は請求項４に係る音場処理装
置において、スピーカーを第一出力端子及び第二出力端
子に接続している。したがって、スピーカーを音源とし
て実現することができる。

【００３３】請求項６に係る音場再生装置は、請求項
１、請求項２、請求項３又は請求項４に係る音場処理装
置において、ヘッドフォンを第一出力端子及び第二出力
端子に接続している。したがって、ヘッドフォンを音源
として実現することができる。請求項７又は請求項８に
係る音場再生装置は、請求項５、請求項６又は請求項７
に係る音場再生装置において、第一増幅手段及び第二増
幅手段により入力信号と出力信号の位相の関係を反転又
は同相とする。したがって、第一出力端子及び第二出力
端子に接続されたスピーカー又はヘッドフォンから発せ
られる音の位相の入力と出力の関係を同相又は逆相に制
御することができる。

【００３４】請求項９に係る音場再生装置は、請求項７
又は請求項８に係る音場再生装置において、第一増幅手
段及び第二増幅手段による入力信号と出力信号の位相の
関係を反転又は同相のいずれかに切り換え可能としてい
る。したがって、スピーカー又はヘッドフォンから発せ
られる音の位相の入力と出力の関係を任意に同相又は逆
相に切り換えることができる。

【００３５】

【実施例】本発明に係る音場処理装置の一実施例を図に
基づき以下に説明する。図１に音場処理装置５００を掲
げ、その回路構成を説明する。音場処理装置５００は第
一入力端子である入力端子ＬＩ２、第二入力端子として
のＲＩ２、バンドパスフィルターであり第一位相遅れ手
段でもある伝達回路Ｔ１、バンドパスフィルターであり
第二位相遅れ手段でもある伝達回路Ｔ２、係数乗算器Ｋ
１、Ｋ２、第一混合手段である加算回路ＡＤ１、第二混
合手段である加算回路ＡＤ２及び第一出力端子である出
力端子ＬＯ２、第二出力端子としての出力端子ＲＯ２か
ら構成されている。

【００３６】音場処理装置５００の入力端子ＬＩ２及び
入力端子ＲＩ２各々に信号が入力されたと仮定して以後
の処理について説明する。図２Ａに入力端子ＲＩ２に入
力される信号ＲＳ２の成分を示し、図２Ｂに入力端子Ｌ
Ｉ２に入力される信号ＬＳ２の成分を示す。 入力端子
ＲＩ２及び入力端子ＬＩ２に入力された信号ＲＳ２及び
ＬＳ２はそのまま各々の側の出力端子に出力される信号
ＲＳ２と、伝達回路Ｔ１、Ｔ２のバンドパスフィルター
に入力する信号ＲＳ３及び信号ＬＳ３とに分岐する。な
お、説明の便宜上、入力端子ＲＩ２に入力された信号Ｒ
Ｓ２に注目して説明する。

【００３７】伝達回路Ｔ２のバンドパスフィルターは入
力した信号ＲＳ２信号の内、位相差あるいは到達時間差
によって音源の位置を認識することが可能な周波数成分
のみを通過させる。例えば１００Ｈｚ以上５０、０００
Ｈｚ程度間の信号ＲＳ３の周波数成分だけを通過させ
る。信号ＲＳ３の上記周波数成分は、伝達回路Ｔ２の位
相遅れ手段に入力し、位相遅れ手段は入力した信号ＲＳ
３の位相を所定分だけ遅れさせる。この位相遅れは式
(4)で示すように、位相遅れφ（ｄｅｇ）＝（３６０／
３４０）ｆ・ＤＦ・ｓｉｎθ（図１３参照）で表わされ
る。例えば、ある周波数での位相遅れが１２０度であっ
たとすると、信号ＲＳ３の位相を１２０度遅延させる。
このようにして遅延させた信号ＲＳ３の一例を図２Ｃに
掲げる。

【００３８】次に、位相遅延後の信号ＲＳ４は係数乗算
器Ｋ２において位相の反転が行なわれる。位相反転後の
信号ＲＳ５を図２Ｅに示す。位相反転後の信号ＲＳ５は
加算回路ＡＤ１に入力され、ここで入力端子ＬＩ２に入
力された信号ＬＳ２と混合される。こうして、信号ＲＳ
５と信号ＬＳ２が混合された出力信号ＭＬＳ４が出力端
子ＬＯ２に出力される。一方、入力端子ＬＩ２に入力さ
れた信号ＬＳ２も上記と同様に分岐し、信号ＬＳ３とし
て伝達回路Ｔ１のバンドパスフィルターに入力して上記
周波数内の信号ＬＳ３のみが通過する。伝達回路Ｔ１の
バンドパスフィルターを通過した信号ＬＳ３は、伝達回
路Ｔ１の位相遅れ手段に入力する。伝達回路Ｔ１の位相
遅れ手段は、入力した信号ＬＳ３の位相をその周波数で
の位相遅れ分だけ遅延させる。例えば、位相遅れが２１
０度であったとすると、伝達回路Ｔ１の位相遅れ手段は
信号ＬＳ３の位相を２１０度だけ遅延させる。図２Ｄに
遅延後の信号ＬＳ４を掲げる。

【００３９】位相遅延後の信号ＬＳ４は係数乗算器Ｋ１
で位相が反転される。位相反転後の信号ＬＳ５を図２Ｆ
に示す。位相反転が行なわれた後の信号ＬＳ５は加算回
路ＡＤ２に入力される。加算回路ＡＤ２では、位相反転
後の信号ＬＳ５と入力端子ＲＩ２に入力された信号ＲＳ
２と混合され、出力端子ＲＯ２に出力信号ＭＲＳ４が出
力される。

【００４０】次に、上述の音場処理装置５００に音源と
してスピーカーを接続し、音場再生装置として用いる場
合の動作を説明する。図１の音場処理装置５００にスピ
ーカーを接続して構成した音場再生装置を図３に示す。
この音場再生装置は、音場処理装置５００の出力端子Ｒ
Ｏ２には接続線６５を介して右スピーカー５５、出力端
子ＬＯ２には接続線６６を介して左スピーカー５６が接
続されている。このような音場再生装置において出力端
子ＲＯ２、ＬＯ２に出力された信号を再生する場合を考
える。説明の便宜上、ここでは、出力端子ＲＯ２に出力
された出力信号ＭＲＳ４に含まれた信号ＲＳ２に注目し
て説明する。

【００４１】出力端子ＲＯ２に出力された出力信号ＭＲ
Ｓ４は信号ＲＳ２と信号ＬＳ５から構成されており、接
続線６５を通じて右スピーカー５５によって再生される
（図３）。再生された出力信号ＭＲＳ４に含まれた信号
ＲＳ２は、音Ｖ４５として人間１０の右耳４５に到達す
る。また、右スピーカー５５によって再生された信号Ｒ
Ｓ２は、音Ｖ４５から上記の式(4)で示した位相遅れ
（例えば１２０度）だけ遅れ、音Ｖ４６として左耳４６
に到達しようとする。

【００４２】次に、音場処理装置５００の出力端子ＬＯ
２に出力された出力信号ＭＬＳ４に含まれた信号ＲＳ５
に注目する。信号ＲＳ５は、信号ＲＳ２の位相を式(4)
で求めた分遅延させ、さらに位相を反転させた信号であ
る（図２Ｅ）。右スピーカー５５によって出力信号ＭＲ
Ｓ４が再生されると同時に、出力端子ＬＯ２に出力され
た出力信号ＭＬＳ４が接続線６６を通じて左スピーカー
５６において再生される（図３）。再生された出力信号
ＭＬＳ４に含まれた信号ＲＳ５は音Ｖ８６として人間１
０の左耳４５に到達する。なお、音Ｖ８６の左耳４６へ
の到達タイミングは、音Ｖ４６が左耳４６に到達するタ
イミングとほぼ同時である。したがって、音Ｖ４６（図
２Ａ）は位相が反転された音Ｖ８６（図２Ｅ）によって
反対耳クロストークが大幅に減少される。

【００４３】こうして、音Ｖ４６による反対耳クロスト
ークは音Ｖ８６によって大幅に減少され、人間１０は主
に音Ｖ４５だけを右耳４５で聞くことになる。これによ
り、本来、反対耳クロストークにより左耳４６でも認識
する筈の音Ｖ４６を認識することが殆どなく、音Ｖ４５
は実際の右スピーカー５５の位置よりも外側で再生され
ているように認識させることができる。したがって、広
がり感のある音場を認識することが可能となり、自然な
音場を創り出すことが可能となる。

【００４４】すなわち、本発明は、右スピーカー５５で
再生された音Ｖ４６が左耳４６に達する際に、音Ｖ４６
と同じ音で逆位相の音を音場処理装置５００によって創
り出し、左スピーカー５６から左耳４６に対して発す
る。この逆位相の音を反対側、つまり左スピーカー５６
から左耳４６に発することで、音Ｖ４６は殆ど左耳４６
に達することがない。したがって、右スピーカー５５で
再生された音Ｖ４６が左耳４６に達する際に起こる反対
耳クロストークを殆どなくし、実際の音源（スピーカ
ー）の位置よりも外側から音が発せられていると認識さ
せるようにする。なお、出力端子ＬＯ２に出力された出
力信号ＭＬＳ４に含まれた信号ＬＳ２に基づき左スピー
カー５６から発せられる音も、右スピーカー５５の場合
と同様の動作が行なわれ、実際の左スピーカー５６の位
置よりも外側で音が再されていると認識させることがで
き、広がり感のある音場を認識することが可能で、自然
な音場を創り出すことが可能となる。

【００４５】上記で説明した音場処理装置５００（図
１）の出力端子ＲＯ２及びＬＯ２にヘッドフォンを接続
した音場再生装置の動作を説明する。ヘッドフォンＨＰ
５０はヘッドフォンの右側スピーカーＨＰＲ５０と左側
スピーカーＨＰＬ５０から構成されており接続線６５及
び接続線６６を介して出力端子ＲＯ２及びＬＯ２に接続
されている（図４）。音場処理装置５００（図１）の出
力端子ＲＯ２及びＬＯ２に接続されたヘッドフォンＨＰ
５０を人間１０が装着して音楽を聴いている場合の平面
図を図４に示す。

【００４６】次に、ヘッドフォンＨＰ５０で出力信号Ｍ
ＲＳ４及び出力信号ＭＬＳ４を再生する場合を説明す
る。ここでは、出力信号ＭＲＳ４に含まれている信号Ｒ
Ｓ２に注目する。上述のように、出力信号ＭＲＳ４は信
号ＲＳ２と信号ＬＳ５から構成されており、信号ＲＳ２
を含んだ出力信号ＭＲＳ４は接続線６５を介してヘッド
フォン右側スピーカーＨＰＲ５０において再生される。
この時、ヘッドフォン右側スピーカーＨＰＲ５０におい
ては、閉塞された音場が形成されるので、通常のスピー
カーでの再生の場合とは異なり左右の耳で位相遅れを認
識することができない。

【００４７】一方、出力端子ＬＳＯ２には信号ＬＳ２と
信号ＲＳ５から構成された出力信号ＭＬＳ４が出力され
ている。この信号ＲＳ５を含んだ出力信号ＭＬＳ４は接
続線６６を介してヘッドフォン左側スピーカーＨＰＬ５
０において再生される。なお、ここでの再生はヘッドフ
ォン右側スピーカーＨＰＲ５０での再生と同時に行なわ
れる。ヘッドフォン左側スピーカーＨＰＬ５０において
再生された信号ＲＳ５は、信号ＲＳ２の位相を１２０度
遅延させ、さらに反転させた信号である（図２Ｅ参
照）。すなわち、ヘッドフォン左側スピーカーＨＰＬ５
０での再生とヘッドフォン右側スピーカーＨＰＲ５０で
の再生が同時に行なわれても、ヘッドフォン左側スピー
カーＨＰＬ５０での信号ＲＳ５の位相はヘッドフォン右
側スピーカーＨＰＲ５０より１２０度遅れることにな
る。したがって、本音場再生装置を用いて信号ＲＳ２の
再生を行なうと、従来のヘッドフォンでは認識すること
が出来なかった位相遅れを認識することができる。この
ことから、ヘッドフォンによる音像を前方寄りに認識す
ることが可能となり、自然な音場を創り出すことが可能
となる。

【００４８】なお、出力信号ＭＬＳ４に含まれた信号Ｌ
Ｓ２に基づきヘッドフォン左側スピーカーＨＰＬ５０で
の再生もヘッドフォン右側スピーカーＨＰＲ５０の場合
と同様の動作が行なわれ、従来認識することが出来なか
った位相遅れを認識することができ、ヘッドフォンによ
る音像を真横でなく前方寄りに認識することが可能とな
り、自然な音場を創り出すことが可能となる。

【００４９】図１に示した音場処理装置５００の他の実
施例を図５に掲げ説明する。図５に示す音場処理装置６
００は、入力端子ＲＩ３、ＬＩ３、第一混合手段である
減算回路ＳＵ１０、第二混合手段である減算回路ＳＵ２
０、バンドパスフィルター及び位相遅れ手段から構成さ
れた伝達回路Ｔ３、Ｔ４、増幅手段である係数乗算器Ｋ
３、Ｋ４、第三混合手段である加算回路ＡＤ３及び第四
混合手段である加算回路ＡＤ４及び出力端子ＲＯ３、Ｌ
Ｏ３から構成されている。

【００５０】次に、音場処理装置６００の動作を説明す
る。本実施例において、出力端子ＲＯ３に出力される電
圧は次式で表わされる。

【００５１】

【数５】

【００５２】また、出力端子ＬＯ３に出力される電圧は
下式の通りである。ただし、入力端子ＲＩ３での入力電
圧はｅｒ、入力端子ＬＩ３での入力電圧はｅｌ、位相遅
れ手段及びバンドパスフィルターと増幅手段との関係は
｜ＫＴ｜＜１とする。ここで、係数Ｋはマイナス又はプ
ラスのいずれかの値である。

【００５３】

【数６】

【００５４】式(5)、(6)から明らかなように、本実施例
における音場処理装置６００の動作も図１の音場処理装
置５００と同様である。

【００５５】図５に示した音場処理装置６００を実現す
る回路構成を図６に示す。この音場処理装置６００は、
複数の抵抗器（Ｒ１０から抵抗器Ｒ２３）、オペアンプ
ＯＡ６０、ＯＡ６１、ＯＡ７０及びＯＡ７１、伝達回路
Ｔ３及びＴ４から構成されている。なお、抵抗器Ｒ１
４、Ｒ１５Ｒ２１及びＲ２２には各々切り換えスイッチ
ＳＷ１０、ＳＷ１１、ＳＷ１２及びＳＷ１３が接続され
ている。これらの切り換えスイッチには、“１”、
“２”及び“３”の位置が設定されており、“２”の位
置はＯＦＦを意味する。なお、“１”及び“３について
は後述する。

【００５６】音場処理装置６００内の伝達回路Ｔ３の回
路構成図を図７に掲げる。図７において、回路ＢＰＦ１
０はバンドパスフィルターとして機能し、回路ＰＳ１か
らＰＳｎまでのｎ個の回路はフェーズシフター（位相遅
れ手段）として機能する。バンドパスフィルターＢＰＦ
１０は、複数のキャパシタＣ４１、Ｃ４２、Ｃ４３及び
Ｃ４４、複数の抵抗器Ｒ４１、Ｒ４２、Ｒ４３及びＲ４
４及びオペアンプＯＡ４０から構成されている。

【００５７】次に、図７に示すフェーズシフターＰＳ１
について説明する。ここで、フェーズシフターＰＳ１は
全域通過フィルターを用いている。全域通過フィルター
とは、どの帯域の周波数範囲でも信号の振幅特性が変化
しないフィルタであって、周波数の変化に応じて位相シ
フト又は遅延を生じさせるものをいう。

【００５８】図８にフェーズシフターＰＳ１を掲げ構成
を説明する。フェーズシフターＰＳ１は、入力端子ＴＩ
１、出力端子ＴＯ１、複数の抵抗（抵抗器Ｒ１、Ｒ２、
Ｒ３、Ｒ４及びＲ５）、複数のキャパシタ（Ｃ１、Ｃ２
及びＣ３）及びオペアンプＯＡＰ１から構成されてい
る。

【００５９】このように構成されたフェーズシフターＰ
Ｓ１の機能詳細を以下に説明する。まず、フェーズシフ
ターＰＳ１が全域通過フィルタとしての動作するかを数
式によって確認する。ここで、数式展開を容易にする
為、図７に示す回路の一部を次のインピーダンス部に置
き換える。図７のキャパシタＣ１及び抵抗器Ｒ１をイン
ピーダンス部Ｚ１、また並列に接続された抵抗器Ｒ２と
キャパシタＣ２をインピーダンス部Ｚ２、さらに抵抗器
Ｒ３とキャパシタＣ３をインピーダンス部Ｚ３とする。
このような置き換えを行なった行なった後のフェーズシ
フターＰＳ１の回路図を図９に掲げる。なお、全域通過
フィルタとしての動作が行なわれているか否かは、振幅
特性｜ｖｏ／ｅｓ｜が常に１であり周波数によって減衰
しないことから判断する。

【００６０】ここでは、各部を以下の条件式を満足する
値に設定する。Ｒ２＝Ｋ１Ｒ１、Ｒ３＝Ｋ２Ｒ１、Ｒ５
＝｛Ｋ１（１＋Ｋ２）／４Ｋ２｝Ｒ４、Ｃ２＝Ｃ１／Ｋ
１、Ｃ３＝Ｃ１／Ｋ２、Ｋ２＞１でありＫ１＞０。

【００６１】次に、図８及び図９よりオペアンプＯＡＰ
１の入力側の電圧ｖ１を次式から算出する。

【００６２】

【数７】

【００６３】

【数８】

【００６４】ここで、式(7)と式(8)は等しいので、伝達
関数ｖｏ／ｅｓは下式で表わされる。

【００６５】

【数９】

【００６６】また、インピーダンス部Ｚ１、Ｚ２及びＺ
３は次式で表わされる。

【００６７】

【数１０】

【００６８】

【数１１】

【００６９】

【数１２】

【００７０】この式（10)、式(11)及び式(12)に対し
て、上記の条件のうちＲ２＝Ｋ１Ｒ１、Ｃ２＝Ｃ１／Ｋ
１、Ｒ３＝Ｋ２Ｒ１を代入すると下式のようになる。

【００７１】

【数１３】

【００７２】

【数１４】

【００７３】

【数１５】

【００７４】式(13)、式(14)及び式(15)を式(9)に代入
する為、整理すると次式の通りである。

【００７５】

【数１６】

【００７６】

【数１７】

【００７７】

【数１８】

【００７８】

【数１９】

【００７９】次に式(16)、式(17)、式(18)及び式(19)を
式(9)に代入すると、下式のように整理される。

【００８０】

【数２０】

【００８１】

【数２１】

【００８２】

【数２２】

【００８３】ところで、一般の全域通過フィルタの伝達
式は次式で表わされる。

【００８４】

【数２３】

【００８５】このことから、式(22)から振幅特性が常に
１であると算出する為には、下式を満足する必要があ
る。

【００８６】

【数２４】

【００８７】式(24)から、以下の式が導き出される。

【００８８】

【数２５】

【００８９】

【数２６】

【００９０】したがって、式(26)から、抵抗器Ｒ５にお
ける抵抗の値は以下の通りとなる。

【００９１】

【数２７】

【００９２】式(27)の関係が成立する時、式(22)におい
て振幅特性｜ｖｏ／ｅｓ｜が１と算出され、また、式(2
3)に対して次式を代入した場合に相当する。

【００９３】

【数２８】

【００９４】

【数２９】

【００９５】すなわち、上記の数式による演算によって
振幅特性は常に１であり周波数によって減衰しないこと
が算出される。このことから、フェーズシフターＰＳ１
が全域通過フィルタとして動作することを判断すること
ができる。なお、上記の振幅特性を算出する為には制動
係数ζは０より大きい必要がある。またこの為、Ｋ２は
１よりも大きくなければならない。

【００９６】次に、フェーズシフターＰＳ１が二次全域
通過フィルタとして機能するか否かを判断する。二次全
域通過フィルタとして機能するとは、全域通過フィルタ
のうち低域信号に対し、高域信号において位相を３６０
度遅延させるものをいい、ここでは−１８０°から−５
４０°までの−３６０°の位相遅延を生じさせることが
できることをいう。なお、ここでの位相特性の周波数範
囲はω＝０〜∞であり、偏角arg［ｖｏ／ｅｓ］は次式
で求められる。

【００９７】

【数３０】

【００９８】式(30)のいずれかに上記の式(28)、式(29)
及びω＝０〜∞の条件を代入すると、偏角arg［ｖｏ／
ｅｓ］は−１８０°から−５４０°もしくは＋１８０°
から−１８０°までの３６０°の位相シフトが可能であ
ることが算出される。このことから、フェーズシフター
ＰＳ１が二次全域通過フィルタとして機能することが確
認される。

【００９９】さらに、この二次全域フィルターであるフ
ェーズシフターＰＳ１が伝達関数の位相変化を急俊なも
のとすることが可能かを算出する。ここでは、関数Ｋ
１、Ｋ２の値を任意に選択し、位相変化を計算によって
求める。なお、位相変化が急俊であることは制動係数ζ
の値が１よりも小さいことで判断する。

【０１００】例えばＫ２＝１．５と選択し、式(28)に代
入することで下式に示すように導き出される。

【０１０１】

【数３１】

【０１０２】したがって、式(31)に対して任意にＫ１の
値を選択することで、制動係数ζの値を１より小さく
０．２よりも大きい程度にすることが出来る。

【０１０３】また、例えばＫ２＝２と選択し、同様に式
(28)に代入すると下式に示すようになる。

【０１０４】

【数３２】

【０１０５】したがって、式(32)に対し任意にＫ１の値
を選択することで、制動係数ζの値を１／３よりも小さ
くすることが出来る。このことから、図８のフェーズシ
フターＰＳ１においては、制動係数ζを１よりも小さく
することが可能となり伝達関数の位相変化が急俊である
ことが判る。

【０１０６】図８に示すフェーズシフターＰＳ１を用い
た場合の振幅特性及び位相特性を図１０に示す。上記で
算出したように、振幅特性｜ｖｏ／ｅｓ｜は常に一定で
あり、伝達関数の位相変化は従来のフェーズシフター
（図示せず）と比較して非常に急俊である。すなわち、
図８に示すフェーズシフターＰＳ１は、各部を上記に示
した条件を満足する値に設定することを条件として伝達
関数の位相変化を急俊にすることが可能である。

【０１０７】このような特性を有するフェーズシフター
ＰＳ１をｎ個（但しｎは偶数個である）設けることで、
伝達関数の位相変化を確実に制御しつつ急俊にすること
ができ、上記で説明した位相遅れを生じさせることが可
能となる。なお、図６に示す音場処理装置６００の動作
の際には、使用する音源によって抵抗器Ｒ１４、Ｒ１５
Ｒ２１及びＲ２２に接続された各々切り換えスイッチＳ
Ｗ１０、ＳＷ１１、ＳＷ１２及びＳＷ１３を切り換え
る。例えば、スピーカーを音源として用いる場合には、
各切り換えスイッチを“１”の位置に移動させることに
より係数Ｋの値をマイナス（Ｋ＝−１）に設定する。一
方、音源にヘッドフォンを用いる場合には切り換えスイ
ッチの位置を“３”に切り換えることにより係数Ｋの値
をプラス（Ｋ＝１）に設定する。このような切り換えス
イッチの操作を行なうことにより、音源に応じて任意か
つ容易な制御を行なうことが可能となる。

【０１０８】なお、上記説明では、図６に示す音場処理
装置６００内の伝達回路Ｔ３について説明を行なった
が、伝達回路Ｔ４の構造及び動作は伝達回路Ｔ３と相違
はない。

【０１０９】ところで、以上の実施例においてはアナロ
グ処理によって音源から発せられる音が両耳に達するこ
とによって起こる反対耳クロストークを制御し、実際の
音源からの音よりも拡がりのある音場を認識させること
ができた。

【０１１０】しかし、このような処理はデジタル処理で
行なうことも可能である。以下に上記処理をデジタル処
理によって行なう場合の一実施例について説明する。図
１１にデジタル処理による音場処理装置７００の機能ブ
ロック図を掲げる。この音場処理装置７００は、以下の
要素から構成されている。入力端子ＴＩＬ１０、ＴＩＲ
１０、Ａ／Ｄ変換器２０、デジタル信号処理器３０、マ
イクロプロセッサー４０、Ｄ／Ａ変換器５０及び出力端
子ＴＯＬ１０、ＴＯＲ１０である。

【０１１１】この音場処理装置ＤＳ１での処理の概略を
説明する。例えば入力端子ＴＩＬ１０、ＴＩＲ１０にア
ナログ信号が入力されたと仮定する。このアナログ信号
はＡ／Ｄ変換器２０によってデジタル信号に変換され、
デジタル信号処理器３０に出力される。デジタル信号処
理器３０は、入力したデジタル信号に応じてマイクロプ
ロセッサー４０からデジタル信号処理の為のデータ（プ
ログラム、係数Ｋ、遅延サンプル数）を読み出し、読み
出したデータに基づきデジタル信号の処理を行なう。こ
こでの処理によって、デジタル信号の位相は確実に制御
される。

【０１１２】処理後のデジタル信号はＤ／Ａ変換器５０
によってアナログ信号に変換され、出力端子ＴＯＬ１０
及びＴＯＲ１０に出力される。出力端子ＴＯＬ１０及び
ＴＯＲ１０に音源を（スピーカーやヘッドフォン）を接
続して音を再生することで、実際の音源の位置よりも外
側で音が再生されていると認識させて広がり感のある音
場を認識させ、又、音源の位置を前方に認識させること
で自然な音場を創り出す。

【０１１３】なお、入力端子ＴＩＬ１０、ＴＩＲ１０に
デジタル信号が入力された場合は、Ａ／Ｄ変換器２０は
不要である。また、出力端子ＴＯＬ１０、ＴＯＲ１０以
後の処理がデジタル信号で行なわれる場合には、Ｄ／Ａ
変換器５０が不要となる。

【０１１４】次に、デジタル信号処理器３０の回路構成
を図１２に示す。デジタル信号処理器３０は、入力端子
ＴＩＬ１１，ＴＩＲ１１複数の係数乗算器（Ｋ５、Ｋ
６、Ｋ７、Ｋ８、Ｋ９、Ｋ１０、Ｋ１１、Ｋ１２及びＳ
Ｋ１、ＳＫ２）、加算器（ＡＤ５、ＡＤ６、ＡＤ７及び
ＡＤ８）、伝達回路Ｔ５、Ｔ６及び出力端子ＴＯＬ１
１、ＴＯＲ１１から構成されている。ここで各係数乗算
器において演算されるスケーリング係数Ｓ又はＳ′は次
のような値である。０＜Ｓ≦１、１≦Ｓ′。これは、各
係数乗算器が−１から１までの数値しか扱えない為、演
算によるオーバーフローが生じないようにする為であ
る。

【０１１５】ここで、スケーリング係数Ｓは係数乗算器
Ｋ５、Ｋ７、Ｋ９及びＫ１１で用いられ、係数乗算器Ｋ
６、Ｋ１２ではスケーリング係数Ｓ′が用いられる。ま
た、スケーリング係数Ｓ′を反転させた係数−Ｓ′は係
数乗算器Ｋ８で用いられ、係数乗算器Ｋ１０ではスケー
リング係数Ｓを反転させた係数−Ｓが用いられる。さら
に、係数乗算器ＳＫ１ではスケーリング係数Ｓ及び係数
Ｋを乗算し、係数乗算器ＳＫ２はスケーリング係数Ｓ′
及び係数Ｋを乗算する。また、伝達回路Ｔ５、Ｔ６にお
ける遅延時間はサンプリング周期のｍ個分に相当する。

【０１１６】このように、デジタル信号処理３０を用い
て位相遅れを生じさせると、アナログ処理で説明したよ
うなｎ個の全域通過フィルターを用いなくても位相遅れ
を確実かつ正確に発生させることができる。つまり、デ
ジタル処理を用いた音場処理装置によっても音源に応じ
て広がり感のある又は自然な音場を創り出すことができ
る。

【０１１７】

【発明の効果】請求項１及び請求項２に係る音場処理装
置は、複数の音源を接続して音を再生する際、一方の音
源から発せられた音が一方の耳に達した後に若干遅れて
他方の耳に達する際に、他方の耳に達しようとする音と
同じ音で逆位相の音を遅延手段を用いて創り他方の音源
から他方の耳に対して発する。したがって、一方の音源
から発せられた音が他方の耳に到達する際に生じる反対
耳クロストークが、逆位相の信号により大幅に減少さ
れ、実際の音源からの音よりも拡がりのある音場を認識
させることができる。つまり、広がり感のある音場を提
供することが可能となる。

【０１１８】請求項３及び請求項４に係る音場処理装置
においては、請求項１又は請求項２に係る音場処理装置
において、位相遅れ手段より前段階に位相差あるいは到
達時間差によって音源の位置を認識することが可能な周
波数成分のみを通過させるバンドパスフィルターを設
け、通過可能周波数を約１００Ｈｚ以上から約５０，０
００Ｈｚ程度としている。すなわち、該周波数帯域内に
おいて音場処理を行なう。

【０１１９】したがって、人間が音源の位置を認識する
ことが可能な周波数成分のみを通過させることが可能と
なる。

【０１２０】請求項５に係る音場再生装置は、請求項
１、請求項２、請求項３又は請求項４に係る音場処理装
置において、スピーカーを第一出力端子及び第二出力端
子に接続している。すなわち、スピーカーを音源として
実現することができる。したがって、実際のスピーカー
の位置よりも拡がった音場を認識させることが可能とな
る。

【０１２１】請求項６に係る音場再生装置は、請求項
１、請求項２、請求項３又は請求項４に係る音場処理装
置において、ヘッドフォンを第一出力端子及び第二出力
端子に接続している。すなわち、ヘッドフォンを音源と
して実現することができる。したがって、ヘッドフォン
による音像を前方寄りに認識することが可能となる。

【０１２２】請求項７又は請求項８に係る音場再生装置
は、請求項５、請求項６又は請求項７に係る音場再生装
置において、第一増幅手段及び第二増幅手段により入力
信号と出力信号の位相の関係を反転又は同相とする。す
なわち、第一出力端子及び第二出力端子に接続されたス
ピーカー又はヘッドフォンから発せられる音の位相の入
力と出力の関係を同相又は逆相に制御することができ
る。したがって、音源に応じて適切な制御を行なうこと
が可能である。

【０１２３】請求項９に係る音場再生装置は、請求項７
又は請求項８に係る音場再生装置において、第一増幅手
段及び第二増幅手段による入力信号と出力信号の位相の
関係を反転又は同相のいずれかに切り換え可能としてい
る。すなわち、スピーカー又はヘッドフォンから発せら
れる音の位相の入力と出力の関係を任意に同相又は逆相
に切り換えることができる。したがって、音源に応じ任
意かつ容易な制御を行なうことが可能となる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明に係る音場処理装置の基本的な回路構成
を示す図である。

【図２】図１に示す音場処理装置において処理された信
号の変化を示す図である。

【図３】図１に示す音場処理装置にスピーカーを接続し
て音場再生装置として用いた場合の音の到達を示す図で
ある。

【図４】図１に示す音場処理装置の出力端子に接続され
たヘッドフォンを人間が装着した場合の平面図である。

【図５】図１に示す音場処理装置の他の実施例の回路構
成を示す図である。

【図６】図５に示す音場処理装置の具体的な回路図であ
る。

【図７】図６に示す伝達回路の回路図である。

【図８】図７に示す伝達回路内のフェーズシフターの構
成を示す回路図である。

【図９】図８に示すフェーズシフターの一部をインピー
ダンス部に置き換えた場合の回路図である。

【図１０】図７に示すフェーズシフターの振幅特性及び
位相特性を示す図である。

【図１１】図１及び図５に示す音場処理装置をデジタル
処理にした場合の機能構成図である。

【図１２】図１１に示すマイクロプロセッサーの回路構
成を示す図である。

【図１３】人間が音源の位置を認識する際に生じる位相
遅れを説明する為の図である。

【符号の説明】

ＬＩ２・・・・・入力端子 ＲＩ２・・・・・入力端子 ＬＯ２・・・・・出力端子 ＲＯ２・・・・・出力端子 Ｔ１・・・・・伝達回路 Ｋ１・・・・・係数乗数器 ＡＤ２・・・・・加算回路

─────────────────────────────────────────────────────

【手続補正書】

【提出日】平成１５年５月１日（２００３．５．１）

【手続補正１】

【補正対象書類名】明細書

【補正対象項目名】特許請求の範囲

【補正方法】変更

【補正内容】

【特許請求の範囲】

【請求項２】請求項１に係る音場処理装置において、 前記バンドパスフィルターの通過可能周波数を約１００
Ｈｚ以上としたこと、 を特徴とする音場処理装置。

【請求項３】請求項１又は請求項２に係る音場処理装置
において、 第一出力端子及び第二出力端子に対し音源としてスピー
カーを接続したこと、 を特徴とする音場再生装置。

【請求項４】請求項１又は請求項２に係る音場処理装置
において、 第一出力端子及び第二出力端子にヘッドフォンを接続し
たこと、 を特徴とする音場再生装置。

【請求項５】請求項３又は請求項４に係る音場再生装置
において、 第一増幅手段及び第二増幅手段によって入力信号と出力
信号の位相の関係を反転させること、 を特徴とする音場再生装置。

【請求項６】請求項３又は請求項４に係る音場再生装置
において、 第一増幅手段及び第二増幅手段によって入力信号と出力
信号の位相の関係を同相とすること、 を特徴とする音場再生装置。

【請求項７】請求項５又は請求項６に係る音場再生装置
において、第一増幅手段及び第二増幅手段によって入力
信号と出力信号の位相の関係を反転又は同相のいずれか
に切り換え可能としたこと、 を特徴とする音場再生装置。

【手続補正２】

【補正対象書類名】明細書

【補正対象項目名】００２１

【補正方法】変更

【補正内容】

【００２１】

【課題を解決するための手段】請求項１の音場処理装置
は、第一チャネルの第一信号が入力される第一入力端
子、第二チャネルの第二信号が入力される第二入力端
子、第一入力端子からの第一信号を受け、下記の周波数
特性に近い周波数特性を有する位相遅れを生じさせる第
一位相遅れ手段、第二入力端子からの第二信号を受け、
下記の周波数特性に近い周波数特性を有する位相遅れを
生じさせる第二位相遅れ手段、第一遅れ手段で生じた位
相遅れに基づき、通過した周波数成分の位相を反転させ
るとともに該周波数成分と第一入力端子からの第一信号
を混合し、第一出力端子に出力する第一混合手段、第二
遅れ手段で生じた位相遅れに基づき、通過した周波数成
分の位相を反転させるとともに該周波数成分成分と第二
入力端子からの第二信号を混合し、第二出力端子に出力
する第二混合手段、を備えたことを特徴とする音場処理
装置において、位相遅れ手段よりも前段階に位相差ある
いは到達時間差によって音源の位置を認識することが可
能な周波数成分のみを通過させるバンドパスフィルター
を設けたこと、を特徴とする音場処理装置、ここで、位
相遅れφは以下の式で表される、 φ＝（３６０／３４０）ｆ・ＤＦsinθ ただし、ｆは周波数［Ｈｚ］、ＤＦは人間の両方の耳の
間隔［ｍ］、θは人間の前方正面方向に対する音源方向
の角度であること、を特徴としている。

【手続補正３】

【補正対象書類名】明細書

【補正対象項目名】００２２

【補正方法】変更

【補正内容】

【００２２】請求項２の音場処理装置は、請求項１に係
る音場処理装置において、前記バンドパスフィルターの
通過可能周波数を約１００Ｈｚ以上としたことを特徴と
している。

【手続補正４】

【補正対象書類名】明細書

【補正対象項目名】００２３

【補正方法】変更

【補正内容】

【００２３】請求項３の音場処理装置は、請求項１又は
請求項２に係る音場処理装置において、第一出力端子及
び第二出力端子に対し音源としてスピーカーを接続した
ことを特徴としている。

【手続補正５】

【補正対象書類名】明細書

【補正対象項目名】００２４

【補正方法】変更

【補正内容】

【００２４】請求項４の音場処理装置は、請求項１又は
請求項２に係る音場処理装置において、第一出力端子及
び第二出力端子にヘッドフォンを接続したこと、を特徴
としている。

【手続補正６】

【補正対象書類名】明細書

【補正対象項目名】００２５

【補正方法】変更

【補正内容】

【００２５】請求項５の音場再生装置は、請求項３又は
請求項４に係る音場再生装置において、第一増幅手段及
び第二増幅手段によって入力信号と出力信号の位相の関
係を反転させることを特徴としている。

【手続補正７】

【補正対象書類名】明細書

【補正対象項目名】００２６

【補正方法】変更

【補正内容】

【００２６】請求項６の音場再生装置は、請求項３又は
請求項４に係る音場再生装置において、第一増幅手段及
び第二増幅手段によって入力信号と出力信号の位相の関
係を同相とすることを特徴としている。

【手続補正８】

【補正対象書類名】明細書

【補正対象項目名】００２７

【補正方法】変更

【補正内容】

【００２７】請求項７の音場再生装置は、請求項５又は
請求項６に係る音場再生装置において、第一増幅手段及
び第二増幅手段によって入力信号と出力信号の位相の関
係を反転又は同相のいずれかに切り換え可能としたこと
を特徴としている。

【手続補正９】

【補正対象書類名】明細書

【補正対象項目名】２８

【補正方法】削除

【手続補正１０】

【補正対象書類名】明細書

【補正対象項目名】００２９

【補正方法】削除

【手続補正１１】

【補正対象書類名】明細書

【補正対象項目名】００３０

【補正方法】変更

【補正内容】

【００３０】

【作用】請求項１及び請求項２に係る音場処理装置は、
複数の音源を接続して音を再生する際、一方の音源から
発せられた音が一方の耳に達した後に若干遅れて他方の
耳に達する際に、他方の耳に達しようとする音と同じ音
で逆位相の音を遅延手段を用いて創り他方の音源から他
方の耳に対して発する。この場合において、位相遅れ手
段よりも前段階に、位相差あるいは到達時間差によって
音源の位置を確認することが可能な周波数成分のみを通
過させるバンドパスフィルターを設け、通過可能周波数
を約１００Ｈｚ以上としている。したがって、該周波数
帯域内において音場処理を行うことができるので、一方
の音源から発せられた音が他方の耳に到達する際に生じ
る反対耳クロストークが、逆位相の信号により大幅に減
少され、実際の音源からの音よりも拡がりのある音場を
認識させることができる。つまり、広がり感のある音場
を提供することが可能となる。

【手続補正１２】

【補正対象書類名】明細書

【補正対象項目名】００３１

【補正方法】削除

【手続補正１３】

【補正対象書類名】明細書

【補正対象項目名】００３２

【補正方法】変更

【補正内容】

【００３２】請求項３に係る音場再生装置は、請求項１
又は請求項２に係る音場処理装置において、スピーカー
を第一出力端子及び第二出力端子に接続している。した
がって、スピーカーを音源として実現することができ
る。

【手続補正１４】

【補正対象書類名】明細書

【補正対象項目名】００３３

【補正方法】変更

【補正内容】

【００３３】請求項４に係る音場再生装置は、請求項１
又は請求項２に係る音場処理装置において、ヘッドフォ
ンを第一出力端子及び第二出力端子に接続している。し
たがって、ヘッドフォンを音源として実現することがで
きる。請求項５又は請求項６に係る音場再生装置は、請
求項３又は請求項４に係る音場再生装置において、第一
増幅手段及び第二増幅手段により入力信号と出力信号の
磯追うの関係を反転又は同相とする。したがって、第一
出力端子および第二出力端子に接続されたスピーカー又
はヘッドフォンから発せられる音の位相の入力と出力の
関係を同相又は逆相に制御することができる。

【手続補正１５】

【補正対象書類名】明細書

【補正対象項目名】００３４

【補正方法】変更

【補正内容】

【００３４】請求項７に係る音場再生装置は、請求項５
又は請求項６に係る音場再生装置において、第一増幅お
よび第二増幅手段による入力信号と出力信号との位相の
関係を反転又は同相のいずれかに切り換え可能としてい
る。したがって、スピーカー又はヘッドフォンから発せ
られる音の位相の入力と出力の関係を任意に同相又は逆
相に切り換えることができる。

【手続補正１６】

【補正対象書類名】明細書

【補正対象項目名】００３６

【補正方法】変更

【補正内容】

【００３６】音場処理装置５００の入力端子ＬＩ２及び
入力端子ＲＩ２各々に信号が入力されたと仮定して以後
の処理について説明する。図２Ａに入力端子ＲＩ２に入
力される信号ＲＳ２の成分を示し、図２Ｂに入力端子Ｌ
Ｉ２に入力される信号ＬＳ２の成分を示す。入力端子Ｒ
Ｉ２および入力端子ＬＩ２に入力された信号ＲＳ２およ
びＬＳ２は、信号ＲＳ２及びＬＳ２と、伝達回路Ｔ２、
Ｔ１のバンドパスフィルターに入力する信号ＲＳ３及び
ＬＳ３とに分岐する。なお、説明の便宜上、入力端子Ｒ
Ｉ２に入力された信号ＲＳ２に注目して説明する。

【手続補正１７】

【補正対象書類名】明細書

【補正対象項目名】００３７

【補正方法】変更

【補正内容】

【００３７】伝達回路Ｔ２のバンドパスフイルターは、
入力した信号ＲＳ２の信号の内、位相差あるいは到達時
間差によって音源の位置を認識することが可能な周波数
成分のみを通過させる。信号ＲＳ３の上記周波数成分
は、伝達回路Ｔ２の位相遅れ手段に入力し、位相遅れ手
段は、入力した信号ＲＳ３の位相を所定分だけ遅れさせ
る。この位相遅れは、式（４）で示すように、位相遅れ
φ(deg)＝（３６０／３４０）ｆ・ＤＦ・sinθ（図１３
参照）で表される。例えば、ある周波数での位相遅れが
１２０度であったとすると、信号ＲＳ３の位相を１２０
度遅延させる。このようにして遅延させた信号ＲＳ３の
一例を図２Ｃに掲げる。

【手続補正１８】

【補正対象書類名】明細書

【補正対象項目名】００５１

【補正方法】変更

【補正内容】

【００５１】

【数５】

【手続補正１９】

【補正対象書類名】明細書

【補正対象項目名】００５３

【補正方法】変更

【補正内容】

【００５３】

【数６】

【手続補正２０】

【補正対象書類名】明細書

【補正対象項目名】０１１６

【補正方法】変更

【補正内容】

【０１１６】このように、デジタル信号処理器３０を用
いて位相遅れを生じさせると、アナログ処理で説明した
ようなｎ個の全域通過フィルターを用いなくても位相遅
れを確実かつ正確に発生させることができる。つまり、
デジタル処理を用いた音場処理装置によっても音源に応
じて広がり感のある又は自然な音場を創り出すことがで
きる。

【手続補正２１】

【補正対象書類名】明細書

【補正対象項目名】０１１７

【補正方法】変更

【補正内容】

【０１１７】

【発明の効果】請求項１及び請求項２に係る音場処理装
置は、複数の音源を接続して音を再生する際、一方の音
源から発せられた音が一方の耳に達した後に若干遅れて
他方の耳に達する際に、他方の耳に達しようとする音と
同じ音で逆位相の音を遅延手段を用いて創り他方の音源
から他方の耳に対して発する。この場合において、位相
遅れ手段よりも前段階に、位相差あるいは到達時間差に
よって音源の位置を確認することが可能な周波数成分の
みを通過させるバンドパスフィルターを設け、通過可能
周波数を約１００Ｈｚ以上としている。したがって、該
周波数帯域内において音場処理を行うことができるの
で、一方の音源から発せられた音が他方の耳に到達する
際に生じる反対耳クロストークが、逆位相の信号により
大幅に減少され、実際の音源からの音よりも拡がりのあ
る音場を認識させることができる。つまり、広がり感の
ある音場を提供することが可能となる。

【手続補正２２】

【補正対象書類名】明細書

【補正対象項目名】０１１８

【補正方法】削除

【手続補正２３】

【補正対象書類名】明細書

【補正対象項目名】０１１９

【補正方法】削除

【手続補正２４】

【補正対象書類名】明細書

【補正対象項目名】０１２０

【補正方法】変更

【補正内容】

【０１２０】請求項３に係る音場処理装置は、請求項１
又は請求項２に係る音場処理装置において、スピーカー
を第一出力端子及び第二出力端子に接続している。すな
わち、スピーカーを音源として実現することができる。
したがって、実際のスピーカーの位置よりも広がった音
場を認識させることが可能となる。

【手続補正２５】

【補正対象書類名】明細書

【補正対象項目名】０１２１

【補正方法】変更

【補正内容】

【０１２１】請求項４に係る音場再生装置は、請求項１
又は請求項２に係る音場処理装置において、ヘッドフォ
ンを第一出力端子及び第二出力端子に接続している。す
なわち、ヘッドフォンを音源として実現することができ
る。したがって、ヘッドフォンによる音像を前方寄りに
認識することが可能となる。

【手続補正２６】

【補正対象書類名】明細書

【補正対象項目名】０１２２

【補正方法】変更

【補正内容】

【０１２２】請求項５又は請求項６に係る音場再生装置
は、請求項３又は請求項４に係る音場再生装置におい
て、第一増幅手段及び第二増幅手段により入力信号と出
力信号の磯追うの関係を反転又は同相とする。すなわ
ち、第一出力端子および第二出力端子に接続されたスピ
ーカー又はヘッドフォンから発せられる音の位相の入力
と出力の関係を同相又は逆相に制御することができる。
したがって、音源に応じて適切な制御を行うことが可
能である。

【手続補正２７】

【補正対象書類名】明細書

【補正対象項目名】０１２３

【補正方法】変更

【補正内容】

【０１２３】請求項７に係る音場再生装置は、請求項５
又は請求項６に係る音場再生装置において、第一増幅お
よび第二増幅手段による入力信号と出力信号との位相の
関係を反転又は同相のいずれかに切り換え可能としてい
る。すなわち、スピーカー又はヘッドフォンから発せら
れる音の位相の入力と出力の関係を任意に同相又は逆相
に切り換えることができる。したがって、音源に応じ任
意かつ容易な制御を行うこと可能となる。

【手続補正２８】

【補正対象書類名】図面

【補正対象項目名】図１

【補正方法】変更

【補正内容】

【図１】

Claims (9)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】第一チャネルの第一信号が入力される第一
   入力端子、 第二チャネルの第二信号が入力される第二入力端子、 第一入力端子からの第一信号を受け、下記の周波数特性
   に近い周波数特性を有する位相遅れを生じさせる第一位
   相遅れ手段、 第二入力端子からの第二信号を受け、下記の周波数特性
   に近い周波数特性を有する位相遅れを生じさせる第二位
   相遅れ手段、 第一位相遅れ手段で生じた位相遅れに基づき、通過した
   周波数成分の位相を反転させるとともに該周波数成分と
   第一入力端子からの第一信号を混合し、第一出力端子に
   出力する第一混合手段、 第二位相遅れ手段で生じた位相遅れに基づき、通過した
   周波数成分の位相を反転させるとともに該周波数成分と
   第二入力端子からの第二信号を混合し、第二出力端子に
   出力する第二混合手段、 を備えたことを特徴とする音場処理装置、 ここで、位相遅れφは以下の式で表わされる、 φ＝（３６０／３４０）ｆ・ＤＦｓｉｎθ ただし、ｆは周波数［Ｈｚ］、ＤＦは人間の両方の耳の
   間隔［ｍ］、θは人間の前方正面方向に対する音源方向
   の角度である。
2. 【請求項２】第一チャネルの第一信号が入力される第一
   入力端子、 第二チャネルの第二信号が入力される第二入力端子、 第一信号及び第二信号処理済み信号を受けて第一信号の
   位相を反転させるとともに両信号を混合して出力する第
   一混合手段、 第二信号及び第一信号処理済み信号を受けて第二信号の
   位相を反転させるとともに両信号を混合して出力する第
   二混合手段、 第一混合手段の出力を受け、下記の周波数特性に近い周
   波数特性を有する位相遅れを生じさせる第一位相遅れ手
   段、 第二混合手段の出力を受け、下記の周波数特性に近い周
   波数特性を有する位相遅れを生じさせる第二位相遅れ手
   段、 第一位相遅れ手段の出力を増幅する第一増幅手段、 第二位相遅れ手段の出力を増幅する第二増幅手段、 第一増幅手段で増幅された該周波数成分と第一入力端子
   からの第一信号を混合し、第一出力端子に対して第一信
   号処理済み信号として出力する第三混合手段、 第二増幅手段で増幅された該周波数成分と第二入力端子
   からの第二信号を混合し、第二出力端子に対して第二信
   号処理済み信号として出力する第四混合手段、 を備えたことを特徴とする音場処理装置、 ここで、位相遅れφ［ｄｅｇ］は以下の式で表わされ
   る、 φ［ｄｅｇ］＝（３６０／３４０）ｆ・ＤＦｓｉｎθ ただし、ｆは周波数［Ｈｚ］、ＤＦは人間の両方の耳の
   間隔［ｍ］、θは人間の前方正面方向に対する音源方向
   の角度である。
3. 【請求項３】請求項１又は請求項２に係る音場処理装置
   において、 位相遅れ手段より前段階に位相差あるいは到達時間差に
   よって音源の位置を認識することが可能な周波数成分の
   みを通過させるバンドパスフィルターを設けたこと、 を特徴とする音場処理装置。
4. 【請求項４】請求項３に係る音場処理装置において、 前記バンドパスフィルターの通過可能周波数を約１００
   Ｈｚ以上から約５０，０００Ｈｚ程度としたこと、 を特徴とする音場処理装置。
5. 【請求項５】請求項１、請求項２、請求項３又は請求項
   ４に係る音場処理装置において、 第一出力端子及び第二出力端子に対し音源としてスピー
   カーを接続したこと、 を特徴とする音場再生装置。
6. 【請求項６】請求項１、請求項２、請求項３又は請求項
   ４に係る音場処理装置において、 第一出力端子及び第二出力端子にヘッドフォンを接続し
   たこと、 を特徴とする音場再生装置。
7. 【請求項７】請求項５又は請求項６に係る音場処理装置
   において、 第一増幅手段及び第二増幅手段によって入力信号と出力
   信号の位相の関係を反転させること、 を特徴とする音場再生装置。
8. 【請求項８】請求項５又は請求項６に係る音場処理装置
   において、 第一増幅手段及び第二増幅手段によって入力信号と出力
   信号の位相の関係を同相とすること、 を特徴とする音場再生装置。
9. 【請求項９】請求項７又は請求項８に係る音場再生装置
   において、 第一増幅手段及び第二増幅手段によって入力信号と出力
   信号の位相の関係を反転又は同相のいずれかに切り換え
   可能としたこと、 を特徴とする音場再生装置。